Yang Yihu von Guanghua Weiye: Der technische Weg, die Vorteile und der zukünftige Markt für das chemische Recycling von Polymilchsäure

Mit dem Aufkommen von Open-Source-Technologien im Jahr 2006 gewann die 3D-Drucktechnologie (additive Fertigung) in Europa und den USA zunehmend an Bedeutung. Damals war der 3D-Druck in meinem Land jedoch noch ein Nischengebiet der Forschung und fand erst seit Kurzem Anwendung in industriellen Bereichen wie dem Flugzeugbau.

Polymilchsäure (PLA) ist ein Polyester, der durch Fermentation von Pflanzenstärke aus Mais, Maniok, Zuckerrohr oder Zuckerrüben hergestellt wird. Die Zucker in diesen nachwachsenden Rohstoffen werden zu Milchsäure fermentiert, die anschließend zur Herstellung von PLA verwendet wird.

Guanghua Weiye (Marke „eSUN“)Gegründet im Jahr 2002, spezialisierte sich das Unternehmen zunächst aufLaktate, Polymilchsäure (PLA) und Polycaprolacton (PCL)Nach fünf Jahren Forschung und Entwicklung beschloss Guanghua Weiye, sich auf 3D-Druckmaterialien als einen seiner Hauptentwicklungsschwerpunkte zu konzentrieren. 2007 brachte das Unternehmen als weltweit erstes kommerziell erhältliche 3D-Druckverbrauchsmaterialien aus Polymilchsäure (PLA) auf den Markt und etablierte anschließend die Marke „eSUN“, die sich mittlerweile zu einer der weltweit führenden Marken für 3D-Druckverbrauchsmaterialien entwickelt hat. 2006 begann das Unternehmen…Recycling von Polymilchsäure und hochwertige WiederverwendungDie Forschung.

Einerseits erweitert Guanghua Weiye seine Produktanwendungsbereiche horizontal, andererseits vertieft das Unternehmen kontinuierlich seine vertikale Integration und engagiert sich für die Schaffung einer grünen, geschlossenen industriellen Wertschöpfungskette für Polymilchsäure.

Im Jahr 2013 errichtete Guanghua Weiye in Xiaogan, Provinz Hubei, eine Anlage mit unabhängigen Schutzrechten.„Eine Produktionslinie zur Herstellung von Lactid aus chemischem Recycling mit einer Jahreskapazität von 5.000 Tonnen“Es wurde zunächst ein grünes, geschlossenes Kreislauftechnologiesystem geschaffen, das die Synthese und Modifizierung von Materialien, deren Anwendung, die Verwertung von Nebenprodukten sowie das Recycling und die Wiederverwendung von Polymerchemikalien umfasst.

Im Dezember 2023 schloss Guanghua Weiye die Übernahme von 51,265 % der Anteile an Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. (nachfolgend „Hengtian Changjiang“ genannt) ab und markierte damit einen weiteren wichtigen Meilenstein für Guanghua Weiye im Hinblick auf die Entwicklung horizontaler Anwendungsszenarien und die Erweiterung der vertikalen industriellen Wertschöpfungskette.

Die Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd., die sich hauptsächlich mit der Forschung, Entwicklung und Produktion von Polymilchsäurefasern und -produkten beschäftigt, hat ihren Namen nun offiziell geändert inYisheng Neue Materialien (Suzhou) Co., Ltd.(im Folgenden „Yisheng New Materials“ genannt), Guanghua Weiye schloss mit dieser Akquisition ebenfalls seine Übernahme ab.Biomedizin, 3D-Druck, Ökofasern und umweltfreundliche VerpackungenVier Hauptanwendungslayoutsund öffnete sich weiterPolylactid (PLA)-Fasern werden hergestellt, indem Lactid chemisch zurückgewonnen und anschließend zu PLA-Fasern umgeschmolzen wird.Eine grüne, geschlossene industrielle Wertschöpfungskette.

„Am vorgelagerten Ende der Wertschöpfungskette haben wir in Xiaogan, Provinz Hubei, eine Produktionsanlage zur Lactidsynthese mit einer Kapazität von 5.000 Tonnen pro Jahr errichtet. Neben Milchsäure können wir für die Lactidherstellung auch recycelte Polymilchsäure verwenden. Am nachgelagerten Ende der Wertschöpfungskette nutzt Yisheng New Materials Lactid als Rohstoff zur Herstellung von Polymilchsäurefasern. Dadurch haben wir eine Verbindung zwischen vorgelagerten und nachgelagerten Bereichen der Wertschöpfungskette geschaffen und uns komplementäre technologische Vorteile verschafft“, erklärte Yang Yihu.

Laut European Plastics betrug die weltweite Produktionskapazität für biologisch abbaubare Materialien im Jahr 2021 1,553 Millionen Tonnen, während die weltweite Produktion von Kunststoffprodukten 390 Millionen Tonnen betrug.

Die enorme Lücke bedeutet ein riesiges Marktpotenzial.

Vor dem Hintergrund stetiger globaler Bemühungen um Plastikreduzierung und -verbote hat Polymilchsäure (PLA), eines der vielversprechendsten biologisch abbaubaren Materialien, in den letzten Jahren weltweit einen Kapazitätsausbau erlebt. Seit 2020 haben internationale Unternehmen wie TotalEnergies Corbion und Natureworks sowie chinesische Unternehmen wie die Fengyuan Group, Hisun Biomaterials, Jindan Technology, Kingfa Science & Technology und Wanhua Chemical neue Produktionskapazitäten aufgebaut, um diese Entwicklungschance zu nutzen.

Yang Yihu glaubt, dassObwohl der Ausbau der Rohstoffproduktionskapazitäten auf Hochtouren läuft, ist es möglich, dass die neuen Lieferungen noch nicht vollständig auf dem Anwendungsende verfügbar sind.

„Unserer Einschätzung nach steigt die Produktionskapazität für Polymilchsäure (PLA) als Rohstoff relativ schnell an. Sollten sich die nachgelagerten Anwendungen jedoch nicht durchsetzen, könnte der Markt Schwierigkeiten haben, den starken Anstieg der Rohstoffproduktion aufzufangen“, so Yang Yihu. „Tatsächlich haben wir bereits 2006 begonnen, uns intensiv mit der Entwicklung von Anwendungsszenarien für PLA und dem chemischen Recycling von Abfallstoffen zu beschäftigen, um die Schwächen der gesamten Branchenentwicklung durch diese beiden Aspekte auszugleichen. Daher haben wir uns neben dem 3D-Druck sukzessive in den Bereichen Biomedizin, Ökofasern und biologisch abbaubare Produkte engagiert und damit vier wichtige Anwendungsfelder erschlossen.“

„In den letzten Jahren hat sich der Markt für umweltfreundliche, biologisch abbaubare Materialien aufgrund des weltweiten Verbots und der Einschränkung von Kunststoffen sowie der zunehmenden Reife von Biomaterialien, insbesondere der Polylactid-(PLA)-Technologie, stetig erweitert. Auch wir haben verstärkt in die Ausweitung der Anwendungsbereiche investiert. Mittlerweile sind unsere biologisch abbaubaren Einwegprodukte und Ökofaserprodukte nach Verbrauchsmaterialien für den 3D-Druck der zweitgrößte Wachstumstreiber.“Auch die durch chemisches Recycling hergestellten Laktatprodukte haben ein rasantes Wachstum erfahren.„Große inländische Fotolackhersteller verwenden unsere Lactatprodukte in Elektronikqualität. Das aktuelle Volumen ist gering, aber die Anwendungsperspektiven sind vielversprechend“, erklärte Yang Yihu.

Abfall-Polymilchsäure kann durch chemische oder mechanische Rückgewinnung recycelt werden.Die Abfälle können Verunreinigungen enthalten, aber Polymilchsäure kann durch folgende Maßnahmen kontrolliert werden:Chemische Rückgewinnung durch thermische Polymerisation oder Hydrolyse zur Herstellung von Monomeren.Anschließend wird daraus neue Polymilchsäure hergestellt. Polymilchsäure kann auch durch folgende Verfahren verarbeitet werden...Durch Umesterung entsteht Methyllactat.Dies ermöglicht das Recycling von Chemikalien.

„Unser einzigartiges X-Konfigurations-Koproduktions-Innovationstechnologiemodell ermöglicht es uns, die Vielfalt der Rohstoffquellen und Endprodukte zu erhöhen und dadurch die Funktionen der Produktionslinie zu erweitern, die Effizienz des Produktionssystems effektiv zu verbessern und den Energieverbrauch sowie die Kosten zu senken. Wir können Lactid aus zwei Rohstoffen, Milchsäure oder recycelter Polymilchsäure, herstellen und es anschließend weiter polymerisieren, um verschiedene Biomaterialien zu produzieren.“Am Beispiel des Recyclings von Polymilchsäure-Rohstoffen wurde Folgendes festgestellt:Gut gereinigtes Lactid kann im nächsten Polymerisationsschritt zur Herstellung von Polymilchsäure, Polycaprolacton oder Polyolen verwendet werden.Schlecht gereinigte Nebenprodukte können mit Ethanol umgesetzt werden, um chemisch reines Lactat zu erzeugen, oder hochreines Lactid kann direkt als Rohstoff zur Herstellung von hochreinem Lactat verwendet werden."Yang Yihu fügte hinzu."

Während sich der Markt im Jahr 2006 auf die biologische Abbaubarkeit von Polymilchsäure konzentrierte und deren Vorteile im Bereich der Einwegprodukte hervorhob, stürzte sich Guanghua Weiye in die Forschung zum chemischen Recycling von Polymilchsäurematerialien.

Ist das chemische Recycling von Polymilchsäure (PLA), einem biologisch abbaubaren Material, sinnvoll?

Yang Yihu sagte:Degradation bedeutet in gewissem Maße auch eine Form von Abfall.。”

Im Jahr 2012, nach sechs Jahren technologischer Durchbrüche, reichte Guanghua Weiye offiziell seinen „...“ ein.Ein Verfahren zur Gewinnung von Polymilchsäure zur Herstellung von raffiniertem LactidDie Patentanmeldung für "und"Die Zulassung wurde 2014 erfolgreich erteilt.Diese weltweit erste Technologie ermöglicht die Gewinnung von hochreinem Lactid durch Recycling von Polymilchsäure. Die Nebenprodukte können zudem zur Herstellung verschiedener Milchsäureester verwendet werden. Dadurch wird das weltweite Problem des Recyclings und der Wiederverwendung biobasierter, abbaubarer Materialien gelöst und eine geschlossene industrielle Wertschöpfungskette geschaffen, um eine „grüne“ Kreislaufwirtschaft zu formen.

Die unzureichende Entsorgung biologisch abbaubarer Kunststoffe am Ende ihrer Lebensdauer wird in den letzten Jahren von der Industrie zunehmend erkannt. Laut dem von der Tsinghua-Universität und Sinopec gemeinsam veröffentlichten „Forschungsbericht zur Umweltverträglichkeitsprüfung und politischen Unterstützung biologisch abbaubarer Kunststoffe“ landen in China 96,77 % der biologisch abbaubaren Kunststoffe in der Verbrennung oder auf Deponien, 3,1 % gelangen in die Umwelt und lediglich 0,007 % werden in nachgelagerten biologischen Entsorgungsanlagen vollständig abgebaut.

Die SUP-Leitlinien der Europäischen Kommission aus dem Jahr 2021 schlugen ein Verbot der Verwendung von oxidativ abbaubaren Kunststoffen, biologisch abbaubaren Kunststoffen und kompostierbaren Kunststoffen in Einwegkunststoffprodukten vor; die PPW-Richtlinie aus dem Jahr 2022 schreibt vor, dass alle Verpackungen bis 2030 recycelbar oder wiederverwendbar sein müssen; und die vorgeschlagenen Altfahrzeugvorschriften aus dem Jahr 2023 schlugen eine Erhöhung des Anteils an Recyclingmaterialien in Neuwagen vor und legten fest, dass Neuwagen mindestens 25 % recycelte Kunststoffe enthalten sollten.

Diese Maßnahmen signalisieren, dass die EU die Konzepte der Plastikreduzierung, des Recyclings und der Wiederverwendung fördert. Die Umsetzung dieser Maßnahmen wird jedoch auch den Ausbau der Produktionskapazitäten von Unternehmen, die biologisch abbaubare Kunststoffe herstellen, einschränken, was die Frage aufwirft: Haben biologisch abbaubare Kunststoffe überhaupt noch eine Zukunft?

Yang Yihu ist der Ansicht, dass die biobasierte Herkunft von Polymilchsäure (PLA) im Kontext der Klimaneutralität sinnvoll und wertvoll ist. Daher sollten wir die Vorteile der biobasierten Kohlenstoffbindung und Umweltfreundlichkeit von PLA verstärkt nutzen. Einerseits sollten wir langlebige PLA-Produkte entwickeln und fördern, wie beispielsweise robustes PLA-Schreibwaren und hochglänzende PLA-Keramikimitationen; andererseits…Die Bedeutung des Recyclings und der Wiederverwendung nach dem Gebrauch sollte hervorgehoben werden.。

„Aus technischer Sicht bietet das chemische Recycling von Polymilchsäure Vorteile gegenüber anderen Kunststoffen wie PET und TPU.“Weil Polymilchsäure nur ein Monomer besitzt, nämlich Lactid.Nach dem Recycling kann hochreines Lactid durch den Lactid-Reinigungsprozess gewonnen werden. Aus wirtschaftlicher Sicht,Das Recycling von Polymilchsäure kann einen Teil der Stärke- und Zuckerrohstoffe ersetzen.Dies wird in gewissem Maße den künftigen Wettbewerb zwischen Rohstoffen für Polymilchsäure (PLA) und menschlichen Ressourcen im Bereich der Nahrungsmittelproduktion verringern.